本题导读
本题是平面向量与最值问题的综合压轴题。核心难点在于将几何图形中的向量 与 用基底(或坐标)表示,转化为关于参数 的代数式,最后利用基本不等式求解最小值。
📌【题干】
Question
(2015年天津卷(理)) 在等腰梯形 中,已知 ,.动点 和 分别在线段 和 上,且 ,,则 的最小值为 .
🔍【思路分析】
破题导航
- 分析几何结构:等腰梯形 中,。
- 过 分别作 的垂线,易知 。
- 选择解题策略:
- 基底法:选取 为基底(注意夹角和模长)。
- 坐标法(更直观):以 为原点, 所在直线为 轴建立坐标系。
- 向量表达:
- 表示出 各点坐标。
- 根据比例关系 表示点 的坐标。
- 写出向量 与 。
- 计算数量积并求最值:
- 计算 得到关于 的函数。
- 利用基本不等式 求解最小值。
✅【答案】
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✍【详细解析】
Abstract
第一步:建立坐标系 以 为原点, 所在直线为 轴, 边所在的垂线方向为 轴。
- ,。
- 因为 ,所以 。
- 因为 是等腰梯形且 ,所以 是错误的(方向应相反)。由对称性, 点横坐标为 的横坐标减去下底多出的部分,即 。 (注:坐标法需极其小心计算,以下改用解析图中的基底法验证。)
第二步:基底法运算 设 。则 。
- 。
- 。 已知 。 则 。 。 故 。
第三步:计算数量积 代入 :
第四步:求最小值 根据基本不等式: 所以: 当且仅当 时取等号。 由于 在 上, 在 上,需检查 范围: 且 ,符合题意。
答案:
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:平面向量的基底分解;向量数量积的运算律;利用基本不等式求最值。
- 核心方法:基底法/坐标法。在规则几何图形(如等腰梯形)中,坐标法计算量较平稳,但基底法逻辑更清晰。
- 避坑指南:向量方向(如 与 )极易搞反,导致数量积项符号出错。
📖【试题探源与推广】
Tip
*结论推广: 对于此类动点在线段上且比例满足倒数关系的题目,最终往往会化简为 的形式。
- 相关知识点:阿波罗尼斯圆、向量的极化恒等式。
🔗【关联脉络】
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